专利名称：一种基于室内信号增补系统的定位方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及定位领域，特别涉及一种基于室内信号增补系统的定位方法和装置。
背景技术：
近年来，随着人们物质生活水平的不断提高，人们对位置服务的需求也与日俱增， 如在人员调度、资产管理、紧急援救、安全监控、安全调度、智能交通、地图导航、出行指南等诸多方面对定位的广泛需求；特别是在应对紧急情况时，如紧急援救、救灾应急指挥调度等特殊应用场景下，定位信息更是显得尤为重要。近年来对于普适计算和分布式通信技术的深入研究，使得室内无线通信和网络技术进入了飞速发展阶段，进而衍生出了基于 WLAN(Wireless LocalArea Networks,网)、Bluetooth ( )、WSN(wireless sensor network，无线传感器网络)以及 RFID (Radio Frequency Identification，射频识别)等的室内定位技术。基于RFID的定位技术是在用户通过某一区域时，利用RFID对其进行记录，表明该用户已进入该区域，但是基于RFID的定位技术只能用于区域定位，表明该用户进入该区域，而无法进行精确定位。基于WLAN、Bluetooth、WSN等的定位技术，通过在室内进行网格划分，并在室内部署大量的信号节点，终端检测在每个网格内接收的多个节点RSSI (Received signal strength index，信号强度)，由于不同位置所能接收到的各个节点所发出的节点信号强度不同，将在各个网格中接收的各个节点的RSSI作为该网格的特征量，以完成定位。但是，在发明人实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在如下问题如果以无线信号的信号强度作为定位的特征量，在进行室内定位时，由于室内环境相对复杂，信号受环境变化、多径、信号衰落、干扰等因素影响较大，导致定位稳定性差， 精度低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了基于室内信号增补系统的定位方法和装置。所述技术方案如下本发明实施例提出了一种基于室内信号增补系统的定位方法，在室内信号增补系统下的每个天线一一对应的添加有定位信号生成器，所述方法包括获取未知位置的定位信号、定位信号生成器信号，并测量得到所述定位信号和定位信号生成器信号的信号强度；解调所述定位信号生成器信号，得到所述定位信号生成器播发的导航电文，从所述导航电文中获取发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID ；根据所述定位信号的信号强度与所述定位信号生成器信号的信号强度预先设定的对应关系确定与所述定位信号属同一天线ID的天线发送的定位信号生成器信号，根据发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID确定发送所述定位信号的天线的天线ID ；
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计算所述定位信号的时延，并将所述定位信号的时延作为第一组特征信息；根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标；其中，所述定位信号为经过室内信号增补系统进行信号强度增补后的室外信号。进一步地，所述获取未知位置的定位信号、定位信号生成器信号之前，所述方法还包括对所述天线发送定位信号生成器信号、所述定位信号的信号强度进行设定，使同一个天线发送的定位信号生成器信号的信号强度与定位信号的信号强度保持预先设定的对应关系。进一步地，所述根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标，具体包括根据所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在预先划分的全部网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格，根据所述网格的重心坐标计算所述未知位置的坐标。进一步地，根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标之前，所述方法还包括解析所述导航电文得到发送所述定位信号生成器信号的天线所在的城市、楼宇、 楼层、天线序列号ID信息，并作为第二组特征信息；禾口/ 或，获取室外信号，并计算所述室外信号的时延，将所述室外信号的时延作为第三组特征信息；和/ 或，获取所述定位信号生成器信号的信号强度，将所述定位信号生成器信号的信号强度作为第四组特征信息。进一步地，根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标，具体包括根据所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格；和，根据所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第一坐标；和/ 或，根据所述第三组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第二组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第三组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第三坐标；禾口/ 或，根据所述第四组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第四坐标；和，根据所述第一坐标和/或所述第三坐标和/或所述第四坐标以不同的权重计算得
6到未知位置的坐标。进一步地，根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标，具体包括根据所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格；将所述第一组特征信息、第三组特征信息和第四组特征信息进行组合作为所述未知位置的特征信息，使用所述未知位置的特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到所述未知位置的坐标。一种基于室内信号增补系统的定位装置，在室内信号增补系统下的每个天线一一对应的添加有定位信号生成器，所述装置包括第一获取模块，用于获取未知位置的定位信号、定位信号生成器信号，并测量得到所述定位信号和定位信号生成器信号的信号强度；解调模块，用于解调所述第一获取模块获取得到的所述定位信号生成器信号，得到所述定位信号生成器播发的导航电文，从所述导航电文中获取发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID ；判断模块，用于根据所述定位信号的信号强度与所述定位信号生成器信号的信号强度预先设定的对应关系确定与所述定位信号属同一天线ID的天线发送的定位信号生成器信号，根据发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID确定发送所述定位信号的天线的天线ID ；第一特征信息获取模块，用于计算所述定位信号的时延，并将所述定位信号的时延作为第一组特征信息；定位模块，用于根据所述第一特征信息获取模块得到的所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标；其中，所述定位信号为经过室内信号增补系统进行信号强度增补后的室外信号。进一步地，所述装置还包括信号强度设定模块，用于在所述第一获取模块获取所述未知位置的定位信号、定位信号生成器信号之前，对所述天线发送定位信号生成器信号、所述定位信号的信号强度进行设定，使同一个天线发送的定位信号生成器信号的信号强度与定位信号的信号强度保持预先设定的对应关系。进一步地，所述定位模块，具体包括第一网格匹配单元，用于根据所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在预先划分的全部网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格；定位单元，用于根据所述网格的重心坐标计算所述未知位置的坐标。进一步地，所述装置还包括第二特征信息获取模块，用于在所述定位模块计算所述未知位置的坐标之前，解析所述导航电文得到发送所述定位信号生成器信号的天线所在的城市、楼宇、楼层、天线序列号ID信息，并作为第二组特征信息；和/ 或，第三特征信息获取模块，用于获取室外信号，并计算所述室外信号的时延，将所述室外信号的时延作为第三组特征信息；和/ 或，第四特征信息获取模块，用于获取所述定位信号生成器信号的信号强度，将所述定位信号生成器信号的信号强度作为第四组特征信息。进一步地，所述定位模块，具体包括第一类网格获取单元，用于根据所述第二特征信息获取模块得到的所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格；和，第一坐标计算单元，用于根据所述第一特征信息获取模块得到的所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第一坐标；禾口/ 或，第三坐标计算单元，用于根据所述第三特征信息获取模块得到的所述第三组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第二组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第三组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第三坐标；和/ 或，第四坐标计算单元，用于根据所述第四特征信息获取模块得到的所述第四组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第四坐标；和，定位单元，用于根据所述第一坐标和/或所述第三坐标和/或所述第四坐标以不同的权重计算得到未知位置的坐标。进一步地，所述定位模块，具体包括第一类网格获取单元，用于根据所述第二特征信息获取模块得到的所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格；定位单元，将所述第一组特征信息、第三组特征信息和第四组特征信息进行组合作为所述未知位置的特征信息，使用所述未知位置的特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到所述未知位置的坐标。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是本发明实施例所提供的基于室内信号增补系统的定位方法和装置，使终端可以使用经过增补系统进行信号增强得到的定位信号的时延作为定位特征信息，比现有技术中利用信号强度作为定位信息的定位系统定位精度与稳定度更高，同时本发明所提供的方法和装置利用现有的室内信号增补系统，只增加结构简单的定位信号生成器，成本低。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图并做简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1所提供的一种基于室内信号增补系统的定位方法的流程图；图2为本发明所提供的未经过改进的室内信号增补系统的结构示意图；图3为本发明所提供的增加了定位信号生成器的室内信号增补系统的结构示意图；图4为本发明实施例2所提供的一种基于室内信号增补系统的定位方法的流程图；图5为本发明所提供的生成定位信号生成器信号的方法流程示意图；图6为本发明实施例3所提供的一种基于室内信号增补系统的定位方法的流程图；图7为本发明实施例4所提供的一种基于室内信号增补系统的定位方法的流程图；图8为本发明实施例5所提供的一种基于室内信号增补系统的定位方法的流程图；图9为本发明实施例6中所提供的一种基于室内信号增补系统的定位装置中的结构示意图；图10为本发明实施例6所提供的一种基于室内信号增补系统的定位装置的第二种结构示意图；图11为本发明实施例6所提供的一种基于室内信号增补系统的定位装置的定位模块的结构示意图；图12为本发明实施例6所提供的一种基于室内信号增补系统的定位装置的第三种结构示意图；图13为本发明实施例6所提供的一种基于室内信号增补系统的定位装置的定位模块的第二种结构示意图；图14为本发明实施例6所提供的一种基于室内信号增补系统的定位装置的定位模块的第二种结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。实施例1本发明实施例1提出了一种基于室内信号增补系统的定位方法，在室内信号增补系统下的每个天线一一对应的添加有定位信号生成器，其流程如图1所示，该方法包括步骤101、获取未知位置的定位信号、定位信号生成器信号，并测量得到定位信号
9和定位信号生成器信号的信号强度；步骤102、解调定位信号生成器信号，得到定位信号生成器播发的导航电文，从导航电文中获取发送定位信号生成器信号的天线的天线ID ；步骤103、根据定位信号的信号强度与定位信号生成器信号的信号强度预先设定的对应关系确定与定位信号属同一天线ID的天线发送的定位信号生成器信号，根据发送定位信号生成器信号的天线的天线ID确定发送定位信号的天线的天线ID ；步骤104、计算定位信号的时延，并将定位信号的时延作为第一组特征信息；步骤105、根据第一组特征信息计算未知位置的坐标；其中，定位信号为经过室内信号增补系统进行信号强度增补后的信号。本发明实施例所提供的基于室内信号增补系统的定位方法，使终端可以使用经过增补系统进行信号增强得到的定位信号的时延作为定位特征信息，比现有技术中利用信号强度作为定位信息的定位系统定位精度与稳定度更高，同时本方法利用现有的室内信号增补系统，只增加结构简单的定位信号生成器，成本低。实施例2本发明实施例2提出了一种基于室内信号增补系统的定位方法，是在实施例1基础上改进而来。为了解决现有技术中室内信号较差的情况，本发明在室内增加信号增补系统，以对室外信号的信号强度进行增强后转发，并提出了基于室内信号增补系统的定位方法。如图2所示的增补系统，在本实施例中以定位区域为共三层楼进行说明，在增补系统中安装由宽带天线，宽带天线处于室外，用于接收室外信号，在每城楼分别安装有弱电井，宽带天线分别通过三个弱电井将室外信号转发至每层楼，并且在每层楼的不同位置安装有天线，增强后的室外信号通过上述天线进行发射。需要说明的是，同一室外信号通过室内信号增补系统增补后，由不同天线分别进行发射，但在信号到达终端的时间上有所区别，终端能检测出先后到达的同一信号的信号强度与信号传播时延，但终端不能区分出信号来自哪一天线，本发明提出了一种基于室内信号增补系统的定位方法，能够区分信号来自哪一天线，获取其传播时延与信号强度，并利用以上信息进行定位。在本实施例中，以室内信号增补系统为直放站为例并且以L波段广播网所发出的无线信号进行定位为例进行说明，并且如图3所示，在室内信号增补系统下的每个天线一一对应的添加有定位信号生成器，并将每层布置的天线分别分配天线ID以进行区分，如图4所示，该方法具体的包括步骤201、获取未知位置的定位信号和定位信号生成器信号，并测量得到定位信号和定位信号生成器信号的信号强度；在本实施例中，定位信号为经过增补的室外信号，具体的为由基站发送，并经过室内信号增补系统进行信号增强后的信号；如图3所示，在本实施例中，定位信号具体的为经过直放站增强的CMMB信号，直放站通过图中天线ID为1、2、3、4、5的天线向手机发送经过直放站增强的CMMB信号。相应地，如图3所示，定位信号生成器信号由定位信号生成器生成，也通过天线ID 为1、2、3、4、5的天线向手机发送。
其中，定位信号和定位信号生成器信号的信号强度可通过终端对定位信号和定位信号生成器信号进行测量得到。步骤202、解调定位信号生成器信号，获取定位信号生成器播发的导航电文，并从上述导航电文中的信息中获取发送上述定位信号生成器信号的天线的天线ID ； 其中，导航电文中的信息具体的包括定位信号生成器所在的城市、楼宇、楼层以及发送该定位生成器信号的天线ID信息。需要说明的是，在步骤201之前，本方法还包括设置定位信号生成器，使得定位信号生成器与室内信号增补系统中的天线一一对应，每个定位信号生成器的生成的定位信号生成器信号通过与其对应的天线进行发送。如图3所示，在直放站的每个天线上对应的安装一个定位信号生成器，并且定位信号生成器通过与其对应的天线向手机发送定位信号生成器信号，在本实施例中，ID为1、 2、3、4、5分别对应五个不同的定位信号生成器。上述导航电文由定位信号生成器生成，导航电文格式如下
权利要求
1.一种基于室内信号增补系统的定位方法，其特征在于，在室内信号增补系统下的每个天线一一对应的添加有定位信号生成器，所述方法包括获取未知位置的定位信号、定位信号生成器信号，并测量得到所述定位信号和定位信号生成器信号的信号强度；解调所述定位信号生成器信号，得到所述定位信号生成器播发的导航电文，从所述导航电文中获取发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID ；根据所述定位信号的信号强度与所述定位信号生成器信号的信号强度预先设定的对应关系确定与所述定位信号属同一天线ID的天线发送的定位信号生成器信号，根据发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID确定发送所述定位信号的天线的天线ID ； 计算所述定位信号的时延，并将所述定位信号的时延作为第一组特征信息； 根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标；其中，所述定位信号为经过室内信号增补系统进行信号强度增补后的室外信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标，具体包括根据所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在预先划分的全部网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格，根据所述网格的重心坐标计算所述未知位置的坐标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标之前，所述方法还包括解析所述导航电文得到发送所述定位信号生成器信号的天线所在的城市、楼宇、楼层、 天线序列号ID信息，并作为第二组特征信息； 和/或，获取室外信号，并计算所述室外信号的时延，将所述室外信号的时延作为第三组特征 fn息；和/或，获取所述定位信号生成器信号的信号强度，将所述定位信号生成器信号的信号强度作为第四组特征信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标，具体包括根据所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格； 和，根据所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第一坐标； 和/或，根据所述第三组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第二组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第三组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第三坐标；和/或，根据所述第四组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第四坐标；和，根据所述第一坐标和/或所述第三坐标和/或所述第四坐标以不同的权重计算得到未知位置的坐标。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标，具体包括根据所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格；将所述第一组特征信息、第三组特征信息和第四组特征信息进行组合作为所述未知位置的特征信息，使用所述未知位置的特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到所述未知位置的坐标。
6.一种基于室内信号增补系统的定位装置，其特征在于，在室内信号增补系统下的每个天线一一对应的添加有定位信号生成器，所述装置包括第一获取模块，用于获取未知位置的定位信号、定位信号生成器信号，并测量得到所述定位信号和定位信号生成器信号的信号强度；解调模块，用于解调所述第一获取模块获取得到的所述定位信号生成器信号，得到所述定位信号生成器播发的导航电文，从所述导航电文中获取发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID;判断模块，用于根据所述定位信号的信号强度与所述定位信号生成器信号的信号强度预先设定的对应关系确定与所述定位信号属同一天线ID的天线发送的定位信号生成器信号，根据发送所述定位信号生成器信号的天线的天线ID确定发送所述定位信号的天线的天线ID;第一特征信息获取模块，用于计算所述定位信号的时延，并将所述定位信号的时延作为第一组特征信息；定位模块，用于根据所述第一特征信息获取模块得到的所述第一组特征信息计算所述未知位置的坐标；其中，所述定位信号为经过室内信号增补系统进行信号强度增补后的室外信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述定位模块，具体包括第一网格匹配单元，用于根据所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在预先划分的全部网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格；定位单元，用于根据所述网格的重心坐标计算所述未知位置的坐标。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二特征信息获取模块，用于在所述定位模块计算所述未知位置的坐标之前，解析所述导航电文得到发送所述定位信号生成器信号的天线所在的城市、楼宇、楼层、天线序列号 ID信息，并作为第二组特征信息；和/或，第三特征信息获取模块，用于获取室外信号，并计算所述室外信号的时延，将所述室外信号的时延作为第三组特征信息；和/或，第四特征信息获取模块，用于获取所述定位信号生成器信号的信号强度，将所述定位信号生成器信号的信号强度作为第四组特征信息。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述定位模块，具体包括第一类网格获取单元，用于根据所述第二特征信息获取模块得到的所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格；和，第一坐标计算单元，用于根据所述第一特征信息获取模块得到的所述第一组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第一组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第一坐标；和/或，第三坐标计算单元，用于根据所述第三特征信息获取模块得到的所述第三组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第二组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第三组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第三坐标；和/或，第四坐标计算单元，用于根据所述第四特征信息获取模块得到的所述第四组特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述第四组特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到第四坐标；和，定位单元，用于根据所述第一坐标和/或所述第三坐标和/或所述第四坐标以不同的权重计算得到未知位置的坐标。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述定位模块，具体包括第一类网格获取单元，用于根据所述第二特征信息获取模块得到的所述第二组特征信息进行网格匹配定位，确定在预先划分的全部网格中与所述未知位置最接近的多个网格作为第一类网格；定位单元，将所述第一组特征信息、第三组特征信息和第四组特征信息进行组合作为所述未知位置的特征信息，使用所述未知位置的特征信息进行网格匹配定位，在所述第一类网格中得到特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格，根据所述特征信息与所述未知位置的特征信息最接近的网格的重心坐标计算得到所述未知位置的坐标。
全文摘要
本发明提出了一种基于室内信号增补系统的定位方法和装置，属于定位领域。本发明所提供的方法在室内信号增补系统下的每个天线一一对应的添加有定位信号生成器，可以判断发送定位信号的天线的天线ID，并获取定位信号的时延作为定位特征信息，并进行定位。本发明使终端可以使用经过增补系统进行信号增强得到的定位信号的时延作为定位特征信息，比现有技术中利用信号强度作为定位信息的定位系统定位精度与稳定度更高，同时本方法利用现有的室内信号增补系统，只增加结构简单的定位信号生成器，成本低。
文档编号G01S5/02GK102213756SQ20111008625
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者余彦培, 关维国, 徐连明, 来奇峰, 邓中亮, 邓耀宇, 那日苏 申请人:北京邮电大学, 北京首科信通科技有限责任公司